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摘要：随着疫情结束以来，各地开始有序的复工复产，对电能的需求也迅速攀升。但是，由于最近一段时间国际煤炭及天然气价格持续走高，加之极端恶劣天气持续影响我国，给电力的生产和运输带来巨大的困难。为了高效、迅速的满足工业生产任务，利用好电气自动化节能技术势在必行。同时，随着电气系统规模的普及，能源短缺制约电气自动化技术发展的新问题也需要得到重视。因此，本文就电气自动化方面的节能技术的设计进行简要分析。
关键字：电气自动化系統;节能技术设计;无功功率损耗
前 言：我国是世界第一发电大国，更是世界第一电力消费国。当前环境保护成了一个热门话题，而节能减排是其中的关键一环，特别是今年召开的国际环境气候大会中更是将碳排放进行量化指标，并摊派给各个主要国家。为了完成我国的碳排放指标，很多发电厂主动调低产能，所以如果要保证正常的生产生活，投入研发电气自动化工程节能技术是唯一出路，也更符合国际主流的能源价值观趋势。
1、电气自动化领域对节能技术的设计要求
1.1、设备元件的节能要求
在电气自动化应用的过程中，节能要求一直是该领域发展运用的主要方向。根据常识，整个电气自动化系统的能源消耗基本集中在负载端，而电气输出端和传输线路的能量损耗同样不能被忽略。因此，从节能优化设计的角度来讲，需要采取的相关节能措施和要求也应针对以上三个方面提出。首先，是对于电气自动化系统的供电输出端的节能要求;输出端的电能损耗主要来自变配电阶段，在这期间依靠电感线圈的自耦效应，所以必定会有相当一部分能量以磁场能量的形式损失掉或转换成元器件本身的内能，一旦变压器自耦不良使得其转换效率降低。就会导致功率因数的大幅下降，而损失掉的化学能将以能量形式存在于变压器线圈内部，进一步妨碍电能转换并降低其机械效率。其次，是在各分系统间电能传递的中间环节的节能设计要求;在我国的电力系统中，基本上偶有的长距离高压输电线路都是采用制式铜芯电缆作为输电核心线路元件。也存在部分铝制供电线路在局部特殊地区使用来降低敷设成本的情况。就电气材料学本身来讲，铜锌合金及铝镍合金本身的电阻率系其物理特性而无法改变。因此，线路侧的电能损耗也就不可避免。按照电力部门出台的电气设备维护准则的规定，其输电线路两端压降在5%以内，将不会影响用户端正常用电。最后，是负载终端侧的功耗节能设计要求;负载终端作为电能消耗的主要来源，它的电能使用情况将直接决定整个电气自动化系统功耗的高低。
1.2、自动化系统可靠性要求
为了能源节约，需要对电气自动化系统进行“瘦身减负”，但不能以牺牲可靠性、降低安全标准为代价。因此节能设计不能忽略和简化电气安全方面需求。电气自动化设备是机械和电力的结合体，所以关于电气安全的事故案例往往防不胜防且场面触目惊心。电气自动化行业对于人员和设备安全性考量要更加突出。电气自动化系统的可靠性要求主要包括人员安全与设备安全两大方面。详细划分则是对雷击、触电、漏电等常见安全隐患做好预防工作，同时对过载电力要有一定的冗余负载能力。针对雷击情况，按照电气设备的重要程度设置相关防雷等级，一般可专门咨询设备厂家并根据其建议结合当地情相继做出决定。必要时，可适当在各级高频开关电源处加装旁路保护器，或在负载端安装浪涌保护器等。此外，对于预防触电人身伤害的措施，除了注意避免人员直接触电，对于高压区域还应注意避免电弧间接触电和高压接地产生跨步电压，确保双人双岗作业，人工作业前对切断电源，储能元件的放电等安全保障措施要做到相互确认，对防护用品的使用，也要做到专门的培训，取得相关合格证书方可上岗作业。
2、在电气自动化领域的节能技术利用方法
2.1、以无功功率因数补偿提升电能利用效率
无功功率补偿是一种常见于各个电气化系统的技术手段，其原理就是通过专门的补偿柜进行逆向电源相位输入来抵消输电过程中作用于电抗（电感）部分而损失的能量。首先，电气自动化设备在投入运行以后，电力设备不可避免的产生无功功率消耗问题，如果无功损耗过大，则需要引起运维工程师注意。随着设备中一些易损部分的磨损加剧，就需要以无功功率补偿的形式使有用功的增加，无功功率减少。对于变压器等变电设备而言，为了达到限定标准，保证补偿曲线平滑，数值跟踪准确，应采用一体化模糊投切方式进行。其次，站在节能的角度上看，以功率补偿来提高输电效率更是节能的主要措施。其中对补偿柜补偿电容规格的选择是实现功率补偿的关键，为了消除电网谐波，要根据电气自动化设备整体的额定阻抗适当的串联相匹配的电容。除此之外，为避免投切曲线震荡，功率补偿功能失灵的现象发生，要本着就近安装电容补偿柜、就近接地的原则，来减少传输线路阻抗造成的功率损耗。
2.2、优化电气自动化系统的组网结构
阻抗特性作为物质本身的一种基本物理属性，不同材料制成的输电线缆往往具有不同的阻抗特性。而电阻和电抗对不同维度上电荷能量的阻碍程度也存在差异，这给计算和设计线路传输能力带来一些复杂化因素。尽管如此，为了降低电能在传输线路上的损耗，需要细化分析压降曲线拐点的具体原因和压降幅度，有针对性的进行线路优化。不仅需要考虑电缆材料，还应根据压降水平规划合适的输电线路，对于有重要意义的负载还应加设备用线路。例如，可以通过优化输电路径，选择敷设方式等办法来尽量减少输电距离以减少线缆长度。除此之外，对部分压降敏感或负载相对重要的输电线路，尽量选用阻抗较低的导体材料，如铜、铝。在有精密且敏感的负载终端接入情况下，必要时可采用银质导线。第三点，在外部环境允许情况下，可适当增加传输线路的中继站点来降低无源器件带来的压降损耗。
3、未来节能技术在电气自动化领域的发展趋势
3.1、电气自动化系统的小型化趋势
目前来看，电气设备的小型化趋势是在电子信息技术和半导体材料合成工艺逐渐成熟之后已是大势所趋。另一方面，节能技术的发展同样依托于更灵敏的电器元件，所以这也正好迎合了电气设备小型化的趋势。而电气自动化设备的小型化也让原本的空间内得以集成更多的功能模块，从而与节能技术形成良性反馈。在此基础上，小型化电气设备的“四两拨千斤”能力，也让一些对空间敏感、重量敏感的应用场景可以采用功率更高的电气设备。例如，军舰上的电气化设备功率如果满足促进动力系统的同时，还能满足雷达、火炮等设备的电能供应等。
3.2、促进新型能源的开发利用
目前而言，电气自动化领域的节能技术还是主要致力于如何节能。而开源与节流实际上都是降低能源供应成本的有效途径。在政府层十九大会议上提出，新能源的开发和利用将被定为国家级重点研发项目，对应的电气自动化系统也将随之进入一个新的层次。需要指出的是，原有电气自动化系统中服务于煤炭等化石燃料的电力输出设备将是此次能源革命的重点领域，如何研发利用与新能源相对应的电力传输与存储系统也将是未来电气自动化系统需要填补的主要功课。
结束语：国民经济体系的不断攀升带动了国内工业化生产的发展，使得社会中各行各业对于电力资源的需求也在不断提升之中。在电气自动化工程之中，节能设计技术的应用是社会可持续发展的刚性需求，也是各行各业之中经济效益有所提升的核心所在。本文结合电气自动化节能设计所遵循的原则及电气自动化工程中节能设计技术的应用展开分析，希望可为电气自动化工程从业人员提供一些帮助。
参考文献
1 刘微;;电气自动化工程中的节能设计技术探究[J];山东工业技术;2019（11）.
2 王鹏飞;;电气自动化工程中的节能设计技术[J];内蒙古煤炭经济;2018（01）
关键字：电气自动化系統;节能技术设计;无功功率损耗
前 言：我国是世界第一发电大国，更是世界第一电力消费国。当前环境保护成了一个热门话题，而节能减排是其中的关键一环，特别是今年召开的国际环境气候大会中更是将碳排放进行量化指标，并摊派给各个主要国家。为了完成我国的碳排放指标，很多发电厂主动调低产能，所以如果要保证正常的生产生活，投入研发电气自动化工程节能技术是唯一出路，也更符合国际主流的能源价值观趋势。
1、电气自动化领域对节能技术的设计要求
1.1、设备元件的节能要求
在电气自动化应用的过程中，节能要求一直是该领域发展运用的主要方向。根据常识，整个电气自动化系统的能源消耗基本集中在负载端，而电气输出端和传输线路的能量损耗同样不能被忽略。因此，从节能优化设计的角度来讲，需要采取的相关节能措施和要求也应针对以上三个方面提出。首先，是对于电气自动化系统的供电输出端的节能要求;输出端的电能损耗主要来自变配电阶段，在这期间依靠电感线圈的自耦效应，所以必定会有相当一部分能量以磁场能量的形式损失掉或转换成元器件本身的内能，一旦变压器自耦不良使得其转换效率降低。就会导致功率因数的大幅下降，而损失掉的化学能将以能量形式存在于变压器线圈内部，进一步妨碍电能转换并降低其机械效率。其次，是在各分系统间电能传递的中间环节的节能设计要求;在我国的电力系统中，基本上偶有的长距离高压输电线路都是采用制式铜芯电缆作为输电核心线路元件。也存在部分铝制供电线路在局部特殊地区使用来降低敷设成本的情况。就电气材料学本身来讲，铜锌合金及铝镍合金本身的电阻率系其物理特性而无法改变。因此，线路侧的电能损耗也就不可避免。按照电力部门出台的电气设备维护准则的规定，其输电线路两端压降在5%以内，将不会影响用户端正常用电。最后，是负载终端侧的功耗节能设计要求;负载终端作为电能消耗的主要来源，它的电能使用情况将直接决定整个电气自动化系统功耗的高低。
1.2、自动化系统可靠性要求
为了能源节约，需要对电气自动化系统进行“瘦身减负”，但不能以牺牲可靠性、降低安全标准为代价。因此节能设计不能忽略和简化电气安全方面需求。电气自动化设备是机械和电力的结合体，所以关于电气安全的事故案例往往防不胜防且场面触目惊心。电气自动化行业对于人员和设备安全性考量要更加突出。电气自动化系统的可靠性要求主要包括人员安全与设备安全两大方面。详细划分则是对雷击、触电、漏电等常见安全隐患做好预防工作，同时对过载电力要有一定的冗余负载能力。针对雷击情况，按照电气设备的重要程度设置相关防雷等级，一般可专门咨询设备厂家并根据其建议结合当地情相继做出决定。必要时，可适当在各级高频开关电源处加装旁路保护器，或在负载端安装浪涌保护器等。此外，对于预防触电人身伤害的措施，除了注意避免人员直接触电，对于高压区域还应注意避免电弧间接触电和高压接地产生跨步电压，确保双人双岗作业，人工作业前对切断电源，储能元件的放电等安全保障措施要做到相互确认，对防护用品的使用，也要做到专门的培训，取得相关合格证书方可上岗作业。
2、在电气自动化领域的节能技术利用方法
2.1、以无功功率因数补偿提升电能利用效率
无功功率补偿是一种常见于各个电气化系统的技术手段，其原理就是通过专门的补偿柜进行逆向电源相位输入来抵消输电过程中作用于电抗（电感）部分而损失的能量。首先，电气自动化设备在投入运行以后，电力设备不可避免的产生无功功率消耗问题，如果无功损耗过大，则需要引起运维工程师注意。随着设备中一些易损部分的磨损加剧，就需要以无功功率补偿的形式使有用功的增加，无功功率减少。对于变压器等变电设备而言，为了达到限定标准，保证补偿曲线平滑，数值跟踪准确，应采用一体化模糊投切方式进行。其次，站在节能的角度上看，以功率补偿来提高输电效率更是节能的主要措施。其中对补偿柜补偿电容规格的选择是实现功率补偿的关键，为了消除电网谐波，要根据电气自动化设备整体的额定阻抗适当的串联相匹配的电容。除此之外，为避免投切曲线震荡，功率补偿功能失灵的现象发生，要本着就近安装电容补偿柜、就近接地的原则，来减少传输线路阻抗造成的功率损耗。
2.2、优化电气自动化系统的组网结构
阻抗特性作为物质本身的一种基本物理属性，不同材料制成的输电线缆往往具有不同的阻抗特性。而电阻和电抗对不同维度上电荷能量的阻碍程度也存在差异，这给计算和设计线路传输能力带来一些复杂化因素。尽管如此，为了降低电能在传输线路上的损耗，需要细化分析压降曲线拐点的具体原因和压降幅度，有针对性的进行线路优化。不仅需要考虑电缆材料，还应根据压降水平规划合适的输电线路，对于有重要意义的负载还应加设备用线路。例如，可以通过优化输电路径，选择敷设方式等办法来尽量减少输电距离以减少线缆长度。除此之外，对部分压降敏感或负载相对重要的输电线路，尽量选用阻抗较低的导体材料，如铜、铝。在有精密且敏感的负载终端接入情况下，必要时可采用银质导线。第三点，在外部环境允许情况下，可适当增加传输线路的中继站点来降低无源器件带来的压降损耗。
3、未来节能技术在电气自动化领域的发展趋势
3.1、电气自动化系统的小型化趋势
目前来看，电气设备的小型化趋势是在电子信息技术和半导体材料合成工艺逐渐成熟之后已是大势所趋。另一方面，节能技术的发展同样依托于更灵敏的电器元件，所以这也正好迎合了电气设备小型化的趋势。而电气自动化设备的小型化也让原本的空间内得以集成更多的功能模块，从而与节能技术形成良性反馈。在此基础上，小型化电气设备的“四两拨千斤”能力，也让一些对空间敏感、重量敏感的应用场景可以采用功率更高的电气设备。例如，军舰上的电气化设备功率如果满足促进动力系统的同时，还能满足雷达、火炮等设备的电能供应等。
3.2、促进新型能源的开发利用
目前而言，电气自动化领域的节能技术还是主要致力于如何节能。而开源与节流实际上都是降低能源供应成本的有效途径。在政府层十九大会议上提出，新能源的开发和利用将被定为国家级重点研发项目，对应的电气自动化系统也将随之进入一个新的层次。需要指出的是，原有电气自动化系统中服务于煤炭等化石燃料的电力输出设备将是此次能源革命的重点领域，如何研发利用与新能源相对应的电力传输与存储系统也将是未来电气自动化系统需要填补的主要功课。
结束语：国民经济体系的不断攀升带动了国内工业化生产的发展，使得社会中各行各业对于电力资源的需求也在不断提升之中。在电气自动化工程之中，节能设计技术的应用是社会可持续发展的刚性需求，也是各行各业之中经济效益有所提升的核心所在。本文结合电气自动化节能设计所遵循的原则及电气自动化工程中节能设计技术的应用展开分析，希望可为电气自动化工程从业人员提供一些帮助。
参考文献
1 刘微;;电气自动化工程中的节能设计技术探究[J];山东工业技术;2019（11）.
2 王鹏飞;;电气自动化工程中的节能设计技术[J];内蒙古煤炭经济;2018（01）